通信学科前沿讲座-认知无线电的频谱检测技术
认知无线电中频谱检测技术研究
认知无线电中频谱检测技术研究马恒【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2014(000)003【摘要】认知无线电系统可以通过检测周围的频谱环境，有效地利用空闲频谱。
频谱检测是认知无线电的关键技术之一，通过搜寻频谱空洞，为高层决策提供辅助。
针对认知无线电中的多窗谱估计和加权交叠分段平均法等频谱检测算法进行了简要介绍。
对多窗谱估计算法的性能进行了仿真，分析了算法中重要参数对估计能力的影响。
对频谱检测算法的硬件实现进行了验证，结果表明算法达到了比较理想的性能。
%The cognitive radio system can effectively utilize the idle spectrumby detecting the surrounding spectrum environment. The spectrum detection,as one of the key technologies in cognitive radio system,can search spectrum holes and provide assistance for higher level decision.In this paper,the spectrum detection algorithms in cognitive radio system such as multi-taper method and weighted overlapped segment averaging method are introduced.The performance simulations of multi-taper method are carried out,and the impact of important parameters on estimation capability in this method is analyzed. Finally the hardware implementation of spectrum detection algorithms is verified,and the results show that the performance of algorithms is ideal.【总页数】4页(P77-80)【作者】马恒【作者单位】中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北石家庄050081【正文语种】中文【中图分类】TN911【相关文献】1.基于认知无线电的频谱检测技术研究 [J], 张佳民2.认知无线电中频谱检测技术研究 [J], 和奇峰;文武3.认知无线电频谱检测技术研究与要素分析 [J], 邵金侠;魏建新4.认知无线电中基于谱估计的频谱检测技术研究 [J], 高翠;苑津莎;赵建立5.认知无线电中基于压缩感知的非重构频谱检测算法 [J], 安爽; 邵建华因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
OFDM中认知无线电频谱检测
OFDM中认知无线电频谱检测摘要：简述了认知无线电的背景和概念,介绍了认知无线电常用的两种检测方法：匹配滤波器法和能量检测法。
针对认知无线电和OFDM系统的特性提出了认知OFDM系统授权用户检测方法，该方法是基于OFDM的能量检测法。
仿真表明通过选择适当的判决门限可以使系统总的误检概率最小，并通过感知时间优化，可以有效地提高认知OFDM系统的信道传输效率。
关键词：认知无线电； OFDM；匹配滤波器法；能量检测法；感知时间无线电通信频谱是一种宝贵的资源，目前采用的是基于频谱授权的静态频带分配的原则。
随着无线通信技术的高速发展，无线电用户数量急剧增加，频谱资源贫乏的问题日趋严重。
认知无线电基于软件无线电，是一种用于提高无线电通信频谱利用率的新的智能技术[1]。
具有认知功能的无线通信设备可以感知周围的环境，并能根据输入激励的变化实时地调整其传输参数，在有限信号空间中以最优的方式有效地传送信息，以实现无论何时何地都能保证通信的高可靠性和无线频谱利用的高效性。
认知无线电的一个认知周期要经历3个基本过程：感知频谱环境、信道识别、功率控制和频谱管理。
认知无线电技术最显著的特征是能够感知并分析特定区域的频段，找出适合通信的“频谱空穴”，利用某些特定的技术和处理，在不影响已有通信系统的前提下进行工作。
因而,认知无线电系统传输信号时首先要感知该地无线电频谱环境，即频谱检测和“频谱空穴”搜寻与判定[2]。
下一代移动通信的链路层调制方式主要采用OFDM形式，因此认知无线电与OFDM系统之间的频谱共享已是必然趋势。
OFDM 的多载波调制技术以及自适应型功率分配给认知无线电更带来了巨大的灵活性。
本文采用能量检测法，将认知无线电频谱空穴检测与OFDM相结合，提出了一种多载波检测方法。
1 认知无线电信号检测方法 1.1 匹配滤波器检测法匹配滤波器是信号检测中的一种比较常用的方法，它能使接收信号的信噪比最大化。
在认知无线电设备中使用匹配滤波器，实际上完成的是解调授权用户的信号，这样认知无线电用户就要知道授权用户的物理层和媒体控制层的信息：调制方式、时序、脉冲形状、封装格式等，利用这些信息来实现与待检测信号在时域和频域上的同步，从而解调信号[3]。
认知无线电动态频谱接入关键技术研究
认知无线电动态频谱接入关键技术研究认知无线电动态频谱接入关键技术研究随着无线通信技术的不断发展与进步，无线电频谱资源的稀缺问题日益突出。
传统的频谱分配方式固定并且低效，导致频谱资源的利用率相对较低，而且频谱资源的负载和需求之间存在着不平衡，往往造成频谱资源的浪费和浪费，因此找到一种高效和灵活的频谱管理方式就显得尤为重要。
认知无线电技术因此应运而生，它可以让终端设备根据当前的频谱使用情况和环境条件，在未干扰的情况下，智能地选择和利用频谱资源。
因此，认知无线电动态频谱接入关键技术的研究就显得至关重要。
首先，认知无线电动态频谱接入的关键技术之一是频谱感知技术。
频谱感知是指终端设备能够获取并分析当前频谱使用情况的能力。
通过利用各种感知方法和技术，终端设备可以获取到空闲的频谱资源，并判断是否可以在该频谱上进行通信。
频谱感知技术的主要目标是提高频谱利用效率和降低通信干扰。
其次，频谱决策是认知无线电动态频谱接入的关键环节。
频谱决策是指终端设备在感知到空闲频谱资源后，根据自身需求和通信要求，智能地选择合适的频谱进行通信。
频谱决策的关键技术包括频谱选择算法、频谱预测和优化算法等，通过这些技术，终端设备可以根据实时情况进行频谱决策，以达到最优的通信效果。
再次，频谱控制是认知无线电动态频谱接入的核心技术。
频谱控制是指通过各种技术手段，对终端设备的频谱使用进行控制和管理，以保证频谱资源的有效利用和公平分配。
频谱控制技术主要包括功率控制、动态频谱分配、多天线技术等，通过这些技术，可以实现对频谱的高效利用和管理。
最后，认知无线电动态频谱接入的安全问题也需要得到重视。
由于认知无线电技术的特殊性，使得其频谱接入过程中容易受到各种恶意攻击和干扰。
因此，对于认知无线电动态频谱接入关键技术的研究，必须要考虑安全性和抗干扰性，采取各种安全措施和机制，确保频谱接入的安全性和可靠性。
综上所述，认知无线电动态频谱接入技术是一种解决无线电频谱资源不足问题的重要方法。
认知无线电的频谱感知技术的分析
认知无线电的频谱感知技术的分析发布时间：2021-05-17T05:02:04.121Z 来源：《现代电信科技》2021年第2期作者：宫琦刘嫒玲[导读] 认知无线电频谱感知技术是一种智能无线电通信技术。
认知无线电感知的主要任务是频谱感知，本文提出了频谱测量技术发射机检测。
（武警辽宁省总队辽宁沈阳 110000）摘要：认知无线电频谱感知技术是一种智能无线电通信技术。
认知无线电感知的主要任务是频谱感知，本文提出了频谱测量技术发射机检测。
由于无线电技术的灵活性，可以大大提高频谱利用率。
它被认为是解决负荷问题的最佳方法。
认知无线电通信是一种智能通信系统，它能实时接收周围的通信情况并跟踪发射机参数，采用动态频率控制来提高频率的利用率。
高可靠性频率捕获是保证频率共享的关键技术。
本文讨论了协调波识别、能量控制、静态循环函数和联合识别等频率传感器技术，分析了不同方法的特点。
关键词：无线电；频谱感知技术；分析；认知1、前言随着人类社会对射频资源需求的不断增加，这些资源已经成为信息社会的稀缺资源。
在这种情况下，认知无线电技术应运而生。
通过固定频率的分配策略，可以有效地解决频谱资源分配不当的问题，在分析频差的基础上，这是有效利用非频率资源进行研发的重要方法。
目前，频谱作为认知无线电通信的一项关键技术，其研究越来越受到人们的关注，更重要的是，它正在被研究之中。
在成功接收频谱的基础上，认知无线电的其他部分，包括频率控制模块，也能正常工作。
因此，频谱感知能力直接决定了认知无线电系统的效率。
在给定时间和地理位置由未经授权的用户信号确认的频谱搜索。
如果能找到这样一个空频谱，它将被用作认知无线电系统的频谱信号。
对于认知无线电接收机，即使已经确定噪声发生在某个频率范围内，也必须确定无线电是否有其他认知无线电信号检测到频率。
2、现状2.1技术的研究意义频谱捕获、未探测频率的探测和频谱资源的动态管理是放射性核素技术应用的两个重要方面。
认知无线电中的频谱空洞检测技术
摘要：认知无线电是一种基于软件无线电的智能的无线通信系统，它能够认知周围环境，并能够通过一定的方法相应地改变某些工作参数来实时地适应环境，从而达到提高频谱利用率、缓解频谱资源紧张的目的。
认知无线电的首要任务是检测频谱的空洞。
通常用在认知无线电中的非参数谱估计的方法主要包括多窗谱估计、Welch 方法等。
多窗谱估计算法在进行干扰温度的估计和频谱空洞的判定时，能够利用设立的多个传感器对环境信号进行接收和监测，并按照多窗谱估计与奇异值分解(MTM-SVD)算法进行处理获得干扰温度估计值，最后将其与干扰温度限比较判决，从而得到适合认知无线电系统应用的频谱空洞。
关键词：认知无线电；频谱空洞探测；干扰温度Abstract: Cognitive radio, built on a software-defined radio, is an intelligent wireless communication system. It is aware of its environment, and it uses the methodology of "understanding-by-building" to learn the environment. Its objectives are to efficiently utilize the radio spectrum and to solve the problem of radio electromagnetic spectrum scarcity. The primary task of cognitive radio is to detect spectrum holes. There are two methods of detecting spectrum holes: the Multitaper spectral estimation and the Welch method. Multitaper Method-Singular Value Decomposition (MTM-SVD) is used to estimate the interference temperature and detect the spectrum hole: this method utilizes sensors to receive and detect the environmental signals, and it will then estimate the interference temperature, and compare it with the defined limit to find the spectrum holes that adapt to the cognitive radio system.Key words: cognitive radio; spectrum hole detection; interference temperature基金项目：国家自然科学基金重大项目(60496316)、国家自然科学基金项目(60572146)、高等学校博士学科点专项科研基金(20050701007)、教育部科学技术研究重点项目(107103)自1999年认知无线电技术被提出以来，该技术就受到业内人士的普遍关注，被誉为是继超无线宽带(UWB)技术之后的另一个热点技术。
认知无线电频谱感知技术研究
1 引言美国联邦通信委员会以及其他国家的大量研究表明，传统的固定频谱分配方式导致了大部分现有频段的低利用率[1]。
作为可充分利用但未被完全使用的频谱技术，认知无线电有着巨大的吸引力，被广泛认为是下一代无线通信的重大变革。
近几年，大量专家学者在认知无线电领域进行了广泛的学术和应用方案研究。
认知无线电的基本思路是进行频谱再利用和频谱共享，当授权用户未完全使用授权频段时，使认知用户（网络）可以利用授权用户频段进行通信。
为了达到这个目的，认知用户必须持续进行频谱感知来检测授权用户的存在状态，以合理充分地使用授权频段。
检测感兴趣频段是否处于空闲状态是应用认知无线电技术的重要前提，只有高效准确地进行频谱检测，才能进一步有效利用频谱资源，因此频谱资源检测决定着其他环节的实施。
频谱检测主要有两个任务：第一，检测感兴趣的频段是否存在授权用户信号，判断频段是否处于空闲状态，从而决定该频段是否可用，这个任务的完成必须具备较高的可靠性；第二，认知用户的频谱接入权比授权用户低，因此要在使用该授权频段的同时持续检测外部环境，一旦发现授权用户再次出现，认知用户必须在最短时间内检测到其出现并腾出信道，因此检测的速度非常重要。
2 基本检测方法目前，最基本的检测方法包括：匹配滤波器检测法，能量检测法，循环平稳特征检测法等。
认知无线电频谱感知技术研究*朱 辉 刘仕奇 胡斌杰 华南理工大学电子与信息学院【摘 要】认知无线电是一种可以提高频谱利用率的智能技术，高效而准确的频谱检测是其实施的关键。
文章在充分调研国内外研究进展的基础上，介绍了认知无线电的概念、基本的信号检测方法以及多天线与协作检测方法，并对各种检测方案进行比较和分析，最后指出现实中频谱检测的难点和面临的挑战。
【关键词】认知无线电 频谱检测 认知用户 授权用户收稿日期：2011-04-23*本项目得到NSFC-广东省联合基金重点项目（U1035002）、NSFC-NSAF联合基金（10976010）、国家科技重大专项（2009ZX03006-003）的资助2.1 匹配滤波器检测匹配滤波器是一种比较常用的信号检测方法，能最大化接收信号的信噪比，可以在短时间内完成同步提高信号的处理增益。
认知无线电频谱感知技术研究
精品文档供您编辑修改使用专业品质权威编制人：______________审核人：______________审批人：______________编制单位：____________编制时间：____________序言下载提示：该文档是本团队精心编制而成，希望大家下载或复制使用后，能够解决实际问题。
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认知无线电中基于谱估计的频谱检测技术研究
高 翠 苑 津莎 赵 建 立 科 黑江 技信思 —龙— — —
认知无线电中基于谱估计的频谱检测技术研究
（ 华北 电力 大学 电子与通信工程 系， 河北 保定？ ７ ０ ３ ０ １０ ）
摘 要： 认知无线电是一种基 于软件无线 电的智 能的无 线通信 系统， 它能够认知周 围环境 ， 并能够通过一定 的方法相应地改 变某些工作 参数 来 实时地适应环境 ， 而达到提高频谱 利用率、 解频谱 资源 紧张的 目的。认 知无线电的首要任务是检测频谱的空洞。 从 缓 关键词 ： 知无线电 ； 认 干扰 温 度 ； 估 计 ； 谱 空洞 检 测 谱 频
１ 述 概 数时候 ， 总希望使用那些 主瓣 窄 、 带外泄漏 小 、 无线 电频谱作 为一种宝贵的资源 ， 主要 由 衰减比较 快且频谱 函数恒为正值 的序列 。 政府 的有关部 门授权使用。在这种频谱管理方 不同的正交窗是根据期望得到的估计谱 的 式 下 ，一个频段一般仅授权 给一个无线通信系 良好统计特性这一标准得到。如果要 求谱 的能 统单 独使用 。 这种静态的无线频谱管理 方式 ， 虽 量最大 化集 中在带 宽为 Ｉ ， ， ＿ ｗｌ ｗ 就是 要求 窗 然可以简单有效地避免不同无线通信系统 间的 函数的谱的能量，［一ｌ（） 最大， ｌｆ Ｄ ／Ｊ ￣ Ｊ 这样就 相互干扰 ，但常常导致在某段时问 内一些频段 得 到 Ｔ ｏ ｓｎ ＭＴ 如果要求估计谱 的偏差最 ｈｍ ｏ Ｍ。 图 １多窗功 率谱 估 计 的 流 程 图 使用得非常频繁 ，而另一些频段却没有用户使 小 ，则要使得局部偏差 Ｊ （ 最小化 ， ，Ｉ， 。） 这 而且 ， 对于宽带信 用 的缺陷 ， 从而造成了频谱资源 的浪费 。 认知无 样就得到 ＭＢ和 Ｓｎ ｓｉａ谱估 计方法 。其 中 大似然功率谱估计器的近似。 ｉｕｏ ｌ ｄ 号而言 ， Ｔ Ｍ Ｍ谱估计过程是近最优 的。在功率 线 电技术【 为一种智 能的频谱共享技术 ， 怍 通过 Ｄ，＝ （） ∑ ｍ 。 Ｍ Ｍ方法被广泛认为是优于任何非 在通 信终端 上配备 能够检 测未使 用频 带 的功 式（ ） 如果 （） 恒 为一常数 ， ４ 中， ｎ 则该式 谱估计 中 ， Ｔ 从带宽 、偏差 、方差 角度衡 能 ，在各地区和各个 时间段里有效地利用不同 就是周期图法的谱估计 。由该式得到 的估计谱 参数谱估计方法 （ 。更为 重要 的是 ，和最 大似然 估计相 比， 的空闲频道。认知用户 比授权用户具有更 低的 不具有一致性 ， 通常对 它进行平滑操作 ， 改善其 量 ） Ｔ 频谱接入优先权 ，只有在授权用户不使用其频 方差性能 。将估计谱与 一个平滑窗 Ｇ（）进行 Ｍ Ｍ谱估计 器具有计算简便的特点。 ｆ ２２两 种 方 法 的 比较 ． 段的情况下 ，认知用户才能 占用该频段 进行通 卷积 ，等效于对加 窗后 的数据 自相关函数估计 由于 Ｎ不变 ， Ｋ增大 ， 若 则方差减小 ， 亦 ｗ 信 。 了避免干扰授权用户的正常通信 ， 为 如何高 进行加窗 ，称这种方法为功率谱估计的间接法 即频谱 分辨率下降 了。而采用 ＷＯ Ａ的 Ｓ 效可靠地检测频谱空穴成为认知无 线电研究 的 或称 Ｂ Ｔ法 。然而 ，平 滑操作可能使得谱 线模 增大 ， 重要技术。 糊 ；数据窗会给 同等有效的数据点加上不同的 目的就是为了降低 方差 ，故其方差明显随着分 ｗ的增加 而降低 。文献 『】的 比较 中 ， ６ ２谱估计方法 权值 ； 数据窗也会减小统计效率 ， 即要得到可靠 段数 Ｋ ＷＯ Ａ的方差在一定的条件下取得最小 ，再得 Ｓ 认知无 线电中常用 的谱估 计算法 多窗 的估 计所需要 的数据点数 比理论值要大ｌ 多窗 是 ｓ ｉ 。 到其它性能的比较结论 ，这就意味着对样本数 口法 （ Ｍ） ＭＴ 和加 权交叠 分段 平均 法 （ Ｓ 。 谱估计 的流程如 图 １ ＷＯ Ａ） 所示 。 １８ 年 ， ． ｈｍ ｏ 博士在文献［ 中提出了使 ９２ Ｄ ． ｏ ｓ Ｊ Ｔ ｎ ３ 】 Ｔｏｓ ｈｍ ｏ ｎ在文献 【 中给 出了 Ｍ Ｍ 特征 谱 据所分的段数就较 多。 ５ ］ Ｔ 如果 事先 确定相 邻两小 段 的相对 偏移 因 用多个正交 的离散扁长球序列 ， 进行谱估计 ， 这 的算术平均 的估计式 子， 分段数越 多， 计算量会增大 。 当然 ， 这一点在 就是 Ｍ Ｍ。 Ｔ 经过这种窗函数滤波后 的信号在有 Ｄ Ｐ硬件技术成熟的今天可以不用考虑 。 Ｓ 但是 ， 限抽样 点时 的傅立叶变换具 有极佳 的能量集 中 由于每一小段都有交叠 ，增加分段数就意味着 特性 ， 是一种接近最优的方法。 这种方法得 到的 估计谱在偏差和方差性能上能够取得 良好 的折 其 中 ， 为 窗 口数 目； （） 第 ｋ阶离散 增加了相邻段 间数据 的相关性 ，使得方差的降 ｎ为 中 ，同时可 以通过调整所使用 的窗 口数 目来改 扁 长球序列 ，它是对 下面的 Ｔ ｅｌ 对称矩 阵 低不会达 到理论 的程度 。 ｏｐ ｔ ｉ ｚ 由 于 ＷＯ Ａ的方 差 与所 分段 数 Ｋｗ成 反 Ｓ 变频谱 分辨率 。 Ｓ ＷＯ Ａ是 由 Ｂ ｒｅ 和 Ｗｅｃ ａｔ ｔ ｌｔ ｌ ｈ提 进行特征值分解所得到的特征向量 ， 即 比， 相对来说 ， 频率 的影响不是太大。在不考虑 出来 的，他们将抽样得到的有 限个样本数据分 ￣ｓｒ（ｍ ：… ） （ 计算量时， ＳＡ能够得 到方差较好 的估计 ， ｉｘｎ ）ｎ （ ｎｎｍ） ｄ） ｍ ７ ２ － （ （ Ｗ ４ ） Ｗ０ 而 成若 干个可重叠的小段 ， 并对每段加上一定类 旁瓣泄 漏和频 谱分 辨率会 恶化 。另外 ，增加 型的窗口， 再进行周期图的谱估计 ， 最后得到综 这 里 ， 为预先设定 的带 宽 ，亦即估计谱 ｗ Ｓ 减小ｎ） 有助 于减 合的估计谱 。 这种方法又称为 Ｗｅ ｈ ， ｌ 法 它有效 的频谱分辨率 ； ｃ 特征值～ 是其对应的特 征向量 ＷＯ Ａ相邻段之 间的相关 性（ 在计算量相 当， 使用窗 口数 目 较 （）在主瓣 ［ｗ ， 上能量 的最 大值 。Ｄ Ｓ 小其旁瓣泄漏 。 ｎ 一 ｗＪ ＰＳ 地降低 了估计谱的方差。 合理 （ ≤２ Ｋ ＮＷ— ） ， Ｍ 的整体性能明显较 １时 ＭＴ ２１多窗谱估计算法 ． 是标准正交化的窗簇 ， 即
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2.2单个从用户能量检测方法
单用户检测的Complement ROC曲线
29
2.3多个从用户能量检测方法
为克服信道衰落及隐蔽终端的不利影响，采用简单计数方法中 的“或”、“与”两种融合规则进行合作检测
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图9 主、从用户方向角维度共享
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图10 主、从用户空间维度共享
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图11 时、空、时空二维空闲频谱示意图
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图12 从用户检测概率与检测位置关系图
1.5意义
CR网络的频谱检测技术是实现频谱资源共享、提 高频谱利用率、保障主、从用户业务质量的关键技 术，采用频谱检测技术可以有效地解决频谱资源利 用率低和频谱资源紧缺之间的矛盾，可以弥补频谱 资源静态分配政策的不足，更好地满足无线通信业 务对频谱资源的需求。
2基于能量检测的最优门限
2.1系统模型 2.2单个从用户能量检测方法 2.3多个从用户能量检测方法 2.4Neyman-Pearson准则 2.5最小错误概率准则 2.6单个从用户频谱检测的最优门限 2.7多个从用户合作频谱检测的最优门限 2.8仿真与讨论
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7ห้องสมุดไป่ตู้
0.8
0.9
1
P(C)
图14 时域与时空二维空闲频谱检测概率对比示意图
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图15 CR频率和时间维度上的频谱共享
1.3频谱检测中的其他技术问题
1.宽带频谱感知的高采样速率和对应硬件 2.提高检测精度和速度的算法 3.对主用户的影响
1.2国内外研究现状
2.多个从用户合作频谱检测技术
图5 多个从用户合作频谱检测分类
1.2国内外研究现状
3.噪声不确定环境下频谱检测技术
图6 噪声不确定对检测的影响
1.2国内外研究现状
3.噪声不确定环境下频谱检测技术
图7 采样次数与噪声不确定度的关系
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图8 主、从用户编码维度共享
26
2.1系统模型
CR系统的频谱检测模型
27
2.2单个从用户能量检测方法
单个从用户进行能量检测时，考虑将第i个从用户检测端接收到 的信号能量Yi与预置的检测门限λi进行比较，无论主用户发送 何种信号，得到二元假设检验如下：
Pf ,i P(Yi i | H0 )
Pd ,i P(Yi i | H1)
1.4频谱检测中的标准
1. IEEE 802.11k，WLAN, AP 2. IEEE 802.11b/g，2.4GHzBluetooth. Adaptive frequency
hopping (AFH) , the industrial, scientific and medical (ISM) 3. IEEE 802.22 based wireless regional area network (WRAN) devices sense TV channels
内容
阐述学习和了解通信前沿技术对学习通信工程专业学习的必 要性，介绍现代无线通信技术的研究方向，重点介绍其中认 知无线电频谱检测技术方向的有关内容。包括认知无线电的 概念，认知无线电频谱检测技术产生的背景，认知无线电频 谱检测技术的国内外现状，认知无线电频谱检测技术中值得 研究的问题，认知无线电频谱检测技术相关的标准，认知无 线电频谱检测技术研究的意义等。
2.CR技术的两个主要能力，即认知能力和重配置能力。 其中认知能力使CR能够感知周围环境，检测未利用频 谱。认知过程主要有三个阶段：频谱感知、频谱分析和 频谱决策，如图2所示。
1.1背景
图2 CR认知过程
1.1背景
1.频谱感知主要是指从用户必须准确检测出当前频段是 否被主用户使用，只有从用户在不干扰主用户对授权频 段使用的情况下，才可以动态的接入授权频段。
4.频谱检测是发现空闲频谱和提高频谱资源利用率的关 键技术。
1.1背景
图1 美国0-6GHz频段功率谱密度分布
1.1背景
1.为解决频谱分配不合理问题， FCC已经通过了频谱重 用提案并允许在电视广播甚高频 （VHF，Very High Frequency）和特高频（UHF，Ultra High Frequency） 的 专 用 频 段 中 ， 引 入 从 用 户 ， 实 现 认 知 无 线 电 （ CR, Cognitive Radio）技术。
2. 频谱分析是指从用户对感知到的可用频段进行带宽、 信道等情况分析。
3.频谱决策是指从用户根据频谱分析结果决定接入可用 频段的具体操作参数。
1.2国内外研究现状
1.单个从用户本地频谱检测技术
图3 单个从用户本地频谱检测分类
1.2国内外研究现状
2.多个从用户合作频谱检测技术
图4 频谱检测中的衰落与隐蔽终端
1 概论
1.1背景 1.2国内外研究现状 1.3频谱检测中的其他技术问题 1.4频谱检测中的标准 1.5意义
4
1.1背景
1.随着无线通信技术的应用和发展，频谱资源相对于日 益增加的通信需求变得十分有限。
2.研究表明频谱资源在时间和空间上的利用率都非常低。
3.不断扩大的通信需求与有限的频谱资源这一矛盾变得 非常尖锐。引起这一矛盾的原因很大程度上取决于固定 式的频谱分配政策。
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
图13 从PDF角度分析空间虚警概率图
1.2国内外研究现状
4.多维频谱检测技术
0.9
Pnd p=0.8
0.8
Pcd p=0.8
Pnd p=0.6
0.7
Pcd p=0.6
0.6
Pnd p=0.4
Pcd p=0.4
0.5
Pnd , Pcd
0.4
0.3
0.2
0.1
目录
1 概论 1.1背景 1.2国内外研究现状 1.3频谱检测中的其他技术问题 1.4频谱检测中的标准 1.5意义
目录
2 基于能量检测的最优门限 2.1系统模型 2.2单个从用户能量检测方法 2.3多个从用户能量检测方法 2.4Neyman-Pearson准则 2.5最小错误概率准则 2.6单个从用户频谱检测的最优门限 2.7多个从用户合作频谱检测的最优门限 2.8仿真与讨论